車載攝像頭是自動駕駛的眼睛，是自動駕駛領(lǐng)域ADAS系統(tǒng)的核心設(shè)備。在車載雷達(dá)不能完全實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知與物體識別時，車載攝像頭過鏡頭和圖像傳感器實(shí)現(xiàn)圖像信息的采集功能彌補(bǔ)這一部分功能。

一個車載攝像頭，硬件上包括光學(xué)鏡頭、圖像傳感器、圖像信號處理器 ISP、串行器、連接器等器件。隨著攝像頭像素的大幅提升，不光光是對芯片的算力提出了更高的要求，還對電源的功率、熱管理提出了更高的要求。同時，分辨率、動態(tài)范圍、幀速率的提升，電源架構(gòu)也需要做出改變。

目前，車載攝像頭模組電源設(shè)計(jì)上大致分為三種方案：完全離散、完全集成以及部分集成。

完全離散的設(shè)計(jì)方案

首先來看完全離散的電源設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)攝像頭模塊電源部分需要先確定功率預(yù)算。一般來說，攝像頭模塊的電流要求通常由系統(tǒng)中包含的傳感器和串行器/解串器決定。另外，在某些情況下，來自ECU的PoC電壓是固定的，因此了解所選的PoC電纜是否足以為功率目標(biāo)提供所需的電流也非常重要。

上圖示例為TI采用MIPI CSI-2 視頻接口、FPD-Link III 和 POC的模塊設(shè)計(jì)，該攝像頭使用同軸電源連接器，由中央ECU供電，而且通過同一條同軸電纜，該攝像頭可以將視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚砥鳎⑼ㄟ^處理器的I2C反向通道進(jìn)行初始化。在離散的設(shè)計(jì)中一個同軸電纜連接器就滿足了數(shù)字視頻、供電、控制以及診斷的需要。

完全離散的設(shè)計(jì)在布局靈活性上非常高，布局的靈活使得這種架構(gòu)可以設(shè)計(jì)出空間非常緊湊的方案。雖然這可能需要更多的設(shè)計(jì)時間來挑選每個不同的IC，但在靈活性上是這幾種方案里最高的。

完全集成的設(shè)計(jì)方案

全集成的方案很好理解，即采用專用電源管理IC（PMIC）為成像器和外部電路生成所有電源軌。作為管理電子設(shè)備電能供應(yīng)的關(guān)鍵器件，PMIC可以集成多個功能從而更有效地利用空間并管理系統(tǒng)電源，PMIC雖然不起眼但卻是模擬芯片最大的細(xì)分市場之一。

PMIC的高度可拓展性和可編程性意味著可簡化包含多個高清攝像頭模塊的電源設(shè)計(jì)，以縮短開發(fā)周期、降低BOM成本。PMIC提供電源和電壓監(jiān)控，通過同軸電纜傳輸數(shù)據(jù)和電力，經(jīng)高速串行接口將遠(yuǎn)程汽車攝像頭模塊連接到顯示器或機(jī)器視覺處理系統(tǒng)。除了尺寸、效率之外，可擴(kuò)展性是汽車攝像頭模塊電源設(shè)計(jì)中很關(guān)鍵的因素。有著可擴(kuò)展性/可重用性的PMIC在縮短開發(fā)時間并節(jié)省開發(fā)成本上優(yōu)勢明顯。

車規(guī)級PMIC能最大限度地提高每瓦性能，低功率損耗，同時提高計(jì)算密集型平臺如SoC、FPGA和應(yīng)用處理器的系統(tǒng)效率。但這種完全集成的方案由于引腳都是固定的，布局的靈活性會有所降低，可能會導(dǎo)致方案面積增大。不過目前車規(guī)級PMIC廠商都在不影響器件性能的前提下盡可能減小了尺寸。

部分集成的設(shè)計(jì)方案

與完全集成的PMIC相比，部分集成通過單通道與多通道電源的混合使用簡化了部分設(shè)計(jì)。在保證一定布局靈活性的同時讓設(shè)計(jì)更容易拓展。例如，采用源極開關(guān)的部分集成方案可減少引腳數(shù)，因?yàn)檩敵鲆_還用于檢流，通過將引腳合并減少了IC成本及對PCB空間的占用。

雖然具備一定的可拓展性，但是部分集成設(shè)計(jì)的拓展性不像PMIC那么自由，畢竟大多數(shù)IC具有不同的電壓變化和兼容的器件占用面積。

在針對汽車攝像頭應(yīng)用設(shè)計(jì)電源時，不管選擇哪種設(shè)計(jì)方案，我們都需要將設(shè)計(jì)的尺寸最小化，以滿足汽車攝像頭模塊外殼的小尺寸要求。對于開關(guān)頻率也要盡可能避免較低的選擇，最好是經(jīng)過車規(guī)認(rèn)證＞2MHz的高頻。如果有需要額外保護(hù)的設(shè)備，可以加上有寬輸入的電壓穩(wěn)壓器。

攝像頭模塊電源架構(gòu)對比



從市場來看，完全集成的高性能車規(guī)級PMIC是車載攝像頭模組電源最青睞的選擇。車規(guī)級PMIC，目前國產(chǎn)替代率不高，自動駕駛場景對它的需求又非常大，價格非常堅(jiān)挺。有無車規(guī)級PMIC產(chǎn)品，可以說是區(qū)分PMIC廠商能力的分水嶺。

國外的PMIC大廠自不必說，TI、英飛凌、ADI、ST、NXP、onsemi、Renesas、Microchip、Rohm等都在不斷推出符合車規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的小尺寸、低EMI和高功率密度的PMIC。小尺寸這一方向幾乎成了各家廠商比拼的重點(diǎn)，如Rohm在今年推出的車規(guī)級PMIC在僅僅3.5mm×3.5mm的封裝中內(nèi)置了車載攝像頭所需的4個電源系統(tǒng)，這在業(yè)內(nèi)也是超小的尺寸了。

國內(nèi)玩家也有不少，大多在布局車規(guī)級PMIC階段，比如思瑞浦、圣邦微、必易微、南芯等國產(chǎn)廠商在車用PMIC供應(yīng)能力建設(shè)方面持續(xù)投入了多年。車規(guī)級PMIC的品類較多，應(yīng)用場景也有所不同，國產(chǎn)車規(guī)PMIC要想在汽車供應(yīng)鏈中占據(jù)一席之地，不僅要選擇一條合適的PMIC發(fā)展路線，還要加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，推出穩(wěn)定的產(chǎn)品。

小結(jié)

具有集成電壓監(jiān)控器的可編程電源管理集成電路PMIC可以從汽車非功能安全應(yīng)用擴(kuò)展到功能安全應(yīng)用，并無須重新設(shè)計(jì)電源，這種完全集成的方案在車用攝像頭設(shè)計(jì)上備受青睞。通常汽車攝像頭模塊電源電路設(shè)計(jì)要在縮短開發(fā)時間和配置更小的攝像頭模塊間取得平衡，除了尺寸、熱性能、電磁兼容性問題和電源抑制比性能之外，也不能忘了可擴(kuò)展性。